Solana Quantumglow đề xuất thay chữ ký Alpenglow ở 3 khâu để chống máy tính lượng tử

Anza công bố ngày 30 tháng 7 thiết kế Quantumglow nhằm giúp Alpenglow, giao thức đồng thuận của Solana(SOL), chống lại các cuộc tấn công bằng máy tính lượng tử. Mục tiêu là thay đổi phương thức chữ ký mà vẫn duy trì tốc độ xác nhận nhanh của Alpenglow.

Đề xuất có sự tham gia của Quentin Kniep và Roger Wattenhofer cùng các nhà nghiên cứu khác. Nhóm nghiên cứu xuất phát từ giả định rằng chữ ký số hiện nay có thể bị đe dọa nếu máy tính lượng tử đủ mạnh xuất hiện. Theo họ, chữ ký EdDSA và BLS đang được sử dụng dễ bị tổn thương trước kiểu tấn công này.

Thay đổi chữ ký, xác thực khối và bằng chứng đồng thuận

Đề xuất tập trung vào ba thay đổi.

△ Thay phương thức chữ ký: EdDSA và BLS sẽ được thay bằng Ax (Alpenglow XMSS), một phương thức thuộc họ XMSS dựa trên hàm băm. Ý tưởng là các trình xác thực trao đổi trước khóa công khai dùng một lần và lưu vào bộ nhớ đệm, qua đó giảm lượng dữ liệu cần cho chữ ký.

△ Xác thực khối: Không gắn chữ ký vào từng shred, tức từng mảnh của khối. Thay vào đó, thiết kế dùng một cam kết có chữ ký đại diện cho toàn bộ nội dung khối, kết hợp với kênh liên lạc được xác thực.

△ Bằng chứng đồng thuận: Loại bỏ chữ ký tổng hợp. Khi trực tiếp quan sát đủ số phiếu hoặc thông điệp phê duyệt, trình xác thực sẽ ghi nhận chứng chỉ như một sự kiện cục bộ. Nhóm nghiên cứu cho biết trong điều kiện hoạt động bình thường, nếu các bên nắm 80% cổ phần phê duyệt khối thì có thể xác nhận nhanh mà không cần thêm vòng phê duyệt.

Lý do bỏ chữ ký tổng hợp là những giới hạn kỹ thuật. Nhóm nghiên cứu cho biết hiện chưa có phương thức tổng hợp kháng lượng tử với kích thước cố định có thể thay thế chữ ký tổng hợp BLS hiện tại. Theo họ, cấu trúc giao thức không cần tổng hợp là một phương án thay thế.

Một nghiên cứu riêng cũng đề cập hướng tiếp cận tương tự. Bài báo có sự tham gia của Kniep và Wattenhofer giới thiệu chữ ký ngưỡng phân tán (DQS), thay việc tổng hợp chữ ký ngưỡng bằng các thông điệp riêng lẻ trên mạng và sự kiện xác thực cục bộ. Kích thước mỗi thông điệp không phụ thuộc số nút, nhưng tổng lượng liên lạc tăng theo bình phương số nút. Bài báo trình bày thiết kế nghiên cứu và so sánh hiệu năng, không phải kết quả đo thực tế trên mainnet.

Alpenglow được kích hoạt trên mainnet ngày 21 tháng 10

Alpenglow là giao thức để các trình xác thực thống nhất thứ tự giao dịch và trạng thái xác nhận. Solana Foundation ghi nhận Alpenglow đã được kích hoạt trên mainnet ngày 21 tháng 10. Đây là việc chuyển đổi giao thức đồng thuận hiện tại, không có nghĩa Quantumglow cũng được triển khai.

Trong tài liệu giới thiệu Alpenglow, Solana Foundation cho biết thời gian hoàn tất của TowerBFT trước đây vào khoảng 12,8 giây, còn mục tiêu của Alpenglow là khoảng 150 mili giây. Như TokenPost từng đưa tin, Alpenglow là thay đổi giao thức tác động đến cách trình xác thực bỏ phiếu và cấu trúc hoàn tất khối. Tháng 9, cũng có bản tin cho biết độ hoàn tất trung vị 54 ms được ghi nhận trên testnet.

Đang ở giai đoạn nghiên cứu, hiệu năng dựa trên mô phỏng

Quantumglow hiện vẫn ở giai đoạn nghiên cứu và đề xuất. Chưa có tài liệu cải tiến Solana (SIMD) riêng về thiết kế này. SIMD-0326, đề cập thay đổi đồng thuận Votor của Alpenglow, cũng không có quy trình phê duyệt nào liên quan đến Quantumglow. Lịch phát hành phiên bản phần mềm máy khách, kích hoạt hay quy trình để trình xác thực áp dụng chưa được công bố.

Tuyên bố rằng thiết kế có thể duy trì tốc độ xác nhận nhanh dựa trên mô tả của nhóm nghiên cứu và mô phỏng, chứ không phải số liệu đo trên mainnet. Điều kiện 80% cổ phần phê duyệt để đạt xác nhận nhanh trong quy trình bình thường cũng là phần giải thích kỹ thuật của đề xuất. Cần phân biệt điều này với số liệu vận hành của Alpenglow và các điều kiện triển khai Quantumglow. Cụm từ 'kháng lượng tử' chỉ mục tiêu thiết kế, không có nghĩa mainnet hiện đã phòng thủ trước các cuộc tấn công lượng tử.

Đề xuất và các tài liệu liên quan không nêu thời điểm máy tính lượng tử có thể đe dọa những phương thức mật mã này, cũng không đề cập một cuộc tấn công sắp xảy ra.

Đánh giá từ cộng đồng nhà phát triển hiện còn hạn chế. Một bài giới thiệu Quantumglow đã xuất hiện trên Reddit, nhưng chưa thể xem đây là thảo luận xác minh tính bảo mật hay hiệu năng của đề xuất. Qua tìm kiếm công khai, cũng chưa thấy nhiều ý kiến phản biện từ nhà phát triển độc lập hoặc đánh giá của ngành.

Để Quantumglow trở thành thay đổi giao thức thực tế, đề xuất cần trải qua quy trình SIMD và thảo luận với các trình xác thực. Tài liệu công khai hiện chưa nêu thời điểm bắt đầu quy trình này.